خلاصه داستان:

انگلستان، ۱۸۸۴ - دنیایی در آستانه تغییر. در صبح روز تولد ۱۶ سالگی‌اش، انولا هولمز (میلی باببی براون) بیدار می‌شود و متوجه می‌شود که مادرش (هلنا بونهام کارتر) ناپدید شده است و تنها هدایا و هدایای عجیبی به‌جا گذاشته، اما هیچ سرنخی از اینکه کجا رفته یا چرا نرفته، پیدا نمی‌کند. بعد از یک کودکی آزادانه، انولا ناگهان خود را تحت مراقبت برادرانش، شرلوك (هنری کویل) و مایكروف (سم کلافلین) می‌یابد، هر دو قصد دارند او را به یک مدرسه خاتمه‌داده برای "دختران شایسته" بفرستند. انولا با مخالفت با خواسته‌های آن‌ها، از خانه فرار می‌کند تا مادرش را در لندن پیدا کند. اما زمانی که سفرش او را در یک معما درباره یک لرد فراری جوان (لوئیس پارتریج) درگیر می‌کند، انولا به یک کارآگاه فوق‌العاده تبدیل می‌شود و با استفاده از هوش خود، برادر مشهورش را فریب می‌دهد تا توطئه‌ای را کشف کند که تهدید به عقب انداختن مسیر تاریخ می‌شود.